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基于反向准位相匹配的纳米谐振腔光学器件研究

作　者: 谢俊
导　师: 陈玉萍
学　校: 上海交通大学
专　业: 光学
关键词: 反向准位相匹配纳米振子双向全光光开关带通光滤波器
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文研究了非线性机制中的反向准位相匹配理论,探究了掺镁铌酸锂波导(MgO:PPLN)中光波与物质作用的反向准位相匹配耦合波方程,及其光波传输特性。结合反向频率准位相匹配的特点,设计出两种新型光学器件方案,一种是对通信c波段和可见红光都适用的双向可调光开关方案,另一种是通讯c波段适用的多平顶带通光滤波器方案。文章中提出纳米振子的概念,其为器件组成的关键,对其光学传输性能进行了模拟计算和分析,得到了这两种器件相关的性能参数,为全光网络器件的设计应用提出了新的思路、意义和价值。新型全光可调光开关的主要材料为掺镁铌酸锂波导(MgO:PPLN),以中心信号波长设置在1550 nm为例,对应闲置光波长为730 nm,纳米振子的非线性系数周期为数百纳米。无论对信号光还是对闲置光,其输出光谱中均会形成两个平顶双峰,通过控制光功率的改变引起光谱中的双峰变化,透射率急剧变化的窗口为实现开关功能提供了条件。以3.64 cm的波导长度为例,对应波长1549 nm和1551 nm的信号光,其光开关效应的消光比达到8 dB。新型多平顶带通滤波器同样利用了掺镁铌酸锂纳米振子波导,其信号光输出光谱上会形成三个平顶峰,根据控制光功率的不同,平顶峰的带宽范围发生变化,对信号光的选择产生影响。该多平顶光谱还与波导结构的长短,以及波导内纳米振子的数量有关。以3.64 cm的波导长度为例,带通滤波器的透射带宽度在1.3 nm至1.1 nm的区间内变化,而禁带宽度在0.1 nm至0.4 nm的区间内变化。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-23
  1.1 引言  9-10
  1.2 准位相匹配基础  10-19
  1.3 光开关  19-20
  1.4 光滤波器  20
  1.5 本文主要贡献  20-21
  1.6 参考文献  21-23
第二章反向频率准位相匹配  23-31
  2.1 引言  23
  2.2 半导体材料中的反向准位相匹配  23-28
  2.3 掺镁铌酸锂晶体中的反向准位相匹配  28-29
  2.4 本章小结  29
  2.5 参考文献  29-31
第三章基于多纳米谐振腔的双向可调全光光开关  31-41
  3.1 引言  31
  3.2 多纳米谐振腔结构设计  31-36
  3.3 双向可调全光光开关  36-38
  3.4 本章小结  38
  3.5 参考文献  38-41
第四章基于多纳米谐振腔的多平顶带通光滤波器  41-52
  4.1 引言  41
  4.2 多平顶带通光滤波器设计  41-44
  4.3 多平顶带通光滤波器特性分析  44-49
  4.4 本章小结  49
  4.5 参考文献  49-52
第五章总结  52-54
  5.1 本文工作总结  52-53
  5.2 今后工作展望  53-54
致谢  54-55
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  55-57

基于反向准位相匹配的纳米谐振腔光学器件研究

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